GỢI Ý GIẢI ĐỀ THI KIẾN TRÚC MÁY TÍNH(ĐỀ 3)
Đề số :1(D13,2015-2016)
Lời giải đóng góp:
Câu 1:
Sơ đồ khối chức năng máy tính tính như hình bên:
Trong đó:
-CPU(Control Program Unit): Bộ xử lý trung tâm
-Bus hệ thống(System BUS);
-Bộ nhớ trong(Internal Memory): ROM và RAM
-Thiết bị vào ra(Peripheral Devices)
Các chức năng chính:
* Bộ xử lý trung tâm : CPU(Control Program Unit):
Chức năng: đọc lệnh từ bộ nhớ,giải mã và thực hiện lệnh.
CPU bao gồm:
· Bộ điều khiển CU(Control Unit)
· Bộ tính toán số học và logic ALU(Arithmetic Logic Unit)
· Các thanh ghi (Registers)
*Bộ nhớ trong: (Internal Memory)
Có chức năng: lưu trữ lệnh(instruction) và dữ liệu(data) cho CPU xử lý.
Bộ nhớ trong bao gồm:
· ROM: chứa lệnh dữ liệu của hệ thống,thông tin của ROM vẫn tồn tại khi mất nguồn nuôi
· RAM: chứa lệnh dữ liệu của hệ thống và người dùng, thông tin cảu RAM sẽ mất khi mất nguồn nuôi
*Thiết bị vào ra:
Thiết bị vào(Input Devices): Keyboard,Mouse,Scanner, Disk Drives,..
Thiết bị ra(Output Devices): Monitor, Printer, Disk drives,….
*Bus hệ thống:
Bus hệ thống là tập hợp các đường dây kết nối CPU với các thành phần khác của máy tính
Bus hệ thống bao gồm:
· Bus địa chỉ: A(Address Bus)
· Bus dữ liệu: D(Data Bus)
· Bus điều khiển: C(Control Bus)
Câu 2:
Sơ đồ khối tổng quát:
Internal Bus: Bus trong CPU
CU:Bộ điều khiển
IR: Thanh ghi lệnh
PC: Bộ đếm chương trình
MAR:Thanh ghi địa chỉ bộ nhớ
MBR: Thanh ghi đệm dữ liệu
A: Thanh ghi tích lũy(Accumulator Register)
Y,Z: Thanh ghi tạm thời
ALU: Bộ tính toán số học và logic
FR: Thnah ghi cờ
Chu trình xử lý lệnh của CPU:
1.Khi một chương trình được thực hiện, hệ điều hành(OS-Operating System) nạp mã chương trình vào bộ nhớ trong.
2.Địa chỉ ô nhớ chứa lệnh đầu tiên của chương trình được nạp vào bộ đếm chương trình PC.
3.Địa chỉ ô nhớ chứa lệnh từ bộ đếm PC được chuyển đến BUS A thông qua thanh ghi MAR.
4.Bus A chuyển địa chỉ ô nhớ đến đơn vị quản lý bộ nhớ MMU(Memory Management Unit).
5.MMU chọn ra ô nhớ và thực hiện lệnh đọc nội dung ô nhớ.
6.Lệnh(chứa trong ô nhớ) được chuyển ra bus D và sau đó được chuyển tiếp đến thanh ghi MBR.
7.MBR chuyển lệnh đến thanh ghi lệnh IR; IR chuyển lệnh và bộ điều khiển CU;
8.CU giải mã lệnh và sinh các tín hiệu điều khiển cần thiết yêu cầu các bộ phận chức năng như ALU thực hiện lệnh.
9.Giá trị bộ đếm chương trình PC được tăng lên 1 đơn vị và nó trỏ đến địa chỉ ô nhớ chứa lệnh tiếp theo.
10.Các bước từ 3-9 được lặp lại với tất cả các lệnh của chương trình.
Câu 3:
Phương pháp đọc ghi:
*Đọc thông tin:
· Trường hợp hit(mẩu tin cần đọc có trong cache):
o Bộ nhớ chính không tham gia
o Mẩu tin được đọc từ cache vào CPU
o Thời gian truy nhập mẩu tin bằng thời gian truy nhập cache
· Trường hợp miss(mẩu tin cần đọc không có trong cache):
o Mẩu tin trước hết được đọc từ bộ nhớ chính vào cache
o Sau đó được chuyển từ cache vào CPU
àĐây là trường hợp miss penalty: thời gian truy nhập mẩu tin bằng tổng thời gian truy nhập bộ nhớ chính và truy nhập cache
*Ghi thông tin:
· Trường hợp hit(Mẩu tin cần ghi có trong cache):
o Ghi thẳng(write through): mẩu tin được ghi ra bộ nhớ chính và cache đồng thời
o Ghi trễ(write back): mẩu tin trước hết được ghi ra cache và dòng chứa mẩu tin được ghi ra bộ nhớ chính ghi nó bị thay thế
· Trường hợp miss(Mẩu tin cần ghi không có trong cache)
o Ghi có đọc lại(Write allocate): mẩu tin trước hết được ghi ra bộ nhớ chính và dòng chứa mẩu tin được đọc vào cache
o Ghi không đọc lại(Write non-allocate): mẩu tin chỉ được ghi ra bộ nhớ chính
Chính sách thay thế :
Các chính sách thay thế:
· Ngẫu nhiên(random)
· Vào trước ra trước(FIFO)
· Thay thế những dòng ít được sử dụng gần đây nhất(LRU)
Các chính sách thay thế:
+,Ngẫu nhiên(Random): là phương pháp đầu tiên được sử dụng có thiết kế đơn giản,dễ cài đặt.Các dòng cache được chọn ngẫu nhiên để thay thế.Do vậy nó chưa tính đến việc các dòng cache đang thực sự được sử dụng,…
+,Vào trước ra trước(FIFO): Các dòng cache nào được đọc vào cache trước sẽ bị thay ra trước.Phương pháp này có khuynh hướng lọc bỏ những dòng cache “già nhất”.Phương pháp này có thể giảm miss do có tính toán yếu tố lân cận về thời gian.Phương pháp này vẫn chưa thực sự xét đến các dòng cache “già” vẫn có thể sử dụng,thiết kế phức tạp.
+,Thay thế những dòng ít được sử dụng gần đây nhất(LRU): các dòng cache được lựa chọn để thay thế là các dòng ít được sử dụng gần đây nhất, phương pháp này có hệ số miss thấp nhất so với thay thế Random và thay thế FIFo.
Thay thế các dòng ít được sử dụng gần đây nhất:
Các dòng ít được được sử dụng gần đây nhất được lựa chọn để thay thế.
Ưu:
· Có hệ số miss thấp nhất so với thay thế Random và FIFO
· Do thay thê LRU có xem xét đến các dòng đang được sử dụng
Câu 4:
Lệnh | Thực thi | Ý nghĩa | Chế độ địa chỉ | R1 | R2 | M[R1] |
LOAD R2,#500 | 500àR2 | Nạp giá trị 500 vào thanh ghi R2 | Tức thì | 500 | ||
LOAD R1,#2000 | 2000àR1 | Nạp giá trị 2000 vào thanh ghi R1 | Tức thì | 2000 | 500 | |
STORE (R1),R2 | R2àM[R1] | Lưu nội dung thanh ghi R2 vào ô nhớ có địa chỉ chứa trong thanh ghi R1 | Gián tiếp | 2000 | 500 | 500 |
ADD 2000,#30 | 30+M[2000]àM[2000] | Lấy giá trị 30 cộng với nội dung ô nhớ có địa chỉ 2000 kết quả lưu vào ô nhớ có địa chỉ 2000 | Tức thì | 2000 | 500 | 530 |
SUBSTRACT R2,#15 | R2-15 | Lấy nội dung thanh ghi R2 trừ giá trị 15 kết quả lưu vào thanh ghi R2 | Tức thì | 2000 | 485 | 530 |
ADD R2,(R1) | R2+M[R1]àR2 | Lấy nội dung thanh ghi R2 cộng nội dung ô nhớ có địa chỉ chứa trong thanh ghi R1 kết quả lưu tại thanh ghi R2 | Gián tiếp | 2000 | 1015 | 530 |
KL:………………….
>>Xem thêm
Tổng hợp bài tập môn Toán rời rạc 2 kèm gợi ý
Nếu thấy tài liệu có ích hi vọng mọi người ủng hộ blog bằng cách like và theo dõi địa chỉ page chính thức của Ebook-Document tại: https://www.facebook.com/Ebook-Document-652588761864731